Biofilmy sú komplexné spoločenstvá mikroorganizmov, ktoré sa priľnú k povrchom a sú uzavreté v samostatne vyrábanej extracelulárnej polymérnej látke (EPS). Vo vodných systémoch môžu biofilmy spôsobiť početné problémy, vrátane zníženej účinnosti prenosu tepla, zvýšených rýchlosti korózie a šírenia chorôb prenášaných vodou. Efektívny chlór sa ukázal ako silný nástroj na prevenciu tvorby biofilmu vo vodných systémoch a ako dodávateľ účinných výrobkov chlóru som v poriadku - orientujem sa vo svojich mechanizmoch a výhodách.
Pochopenie tvorby biofilmu vo vodných systémoch
Predtým, ako sa ponorí do toho, ako účinný chlór zabraňuje tvorbe biofilmu, je nevyhnutné porozumieť procesu tvorby biofilmu. Vývoj biofilmu sa zvyčajne vyskytuje v štyroch fázach: počiatočné pripojenie, nezvratné pripojenie, dozrievanie a rozptyl.
V počiatočnej fáze pripojenia sa voľné - plávajúce mikroorganizmy, ako sú baktérie, riasy a huby, prichádzajú do styku s povrchom vo vodnom systéme. Tieto mikroorganizmy sú na povrch priťahované slabými fyzickými silami, ako sú sily van der Waals a elektrostatické interakcie. Po pripojení mikroorganizmy začínajú vyrábať EPS, čo im pomáha pevnejšie prilepiť na povrch, čo vedie k nezvratnej fáze pripútania.
Počas štádiu dozrievania sa biofilmová štruktúra stáva zložitejšou. Mikroorganizmy v biofilme rastú a rozdeľujú a vytvárajú trojrozmernú štruktúru s kanálmi a pórmi, ktoré umožňujú transport živín, kyslíka a odpadových produktov. Matica EPS poskytuje ochranu mikroorganizmov, vďaka čomu sú odolnejšie voči environmentálnym stresom vrátane chemických dezinfekčných prostriedkov.
V disperznej fáze sa niektoré mikroorganizmy oddeľujú od biofilmu a uvoľňujú sa do okolitej vody. Tieto oddelené mikroorganizmy môžu potom kolonizovať ďalšie povrchy vo vodnom systéme, čo vedie k šíreniu biofilmu.
Mechanizmy účinného chlóru pri prevencii tvorby biofilmu
Účinný chlór, ktorý zahŕňa voľný chlór (kyselina hypochlórna, hocl a hypochlórnant ión, Ocl⁻) a kombinovaný chlór, pôsobí prostredníctvom niekoľkých mechanizmov na zabránenie tvorby biofilmu.
Oxidačné poškodenie mikroorganizmov
Jedným z primárnych spôsobov, ako účinný chlór zabraňuje tvorbe biofilmu, je spôsobenie oxidačného poškodenia mikroorganizmov. Hypochrórna kyselina (HOCL) je silné oxidačné činidlo, ktoré môže preniknúť do bunkových stien a membrán mikroorganizmov. Akonáhle vo vnútri bunky reaguje HOCL s rôznymi bunkovými zložkami, ako sú proteíny, nukleové kyseliny a lipidy.
Môže oxidovať aminokyseliny obsahujúce síru v proteínoch, čo vedie k denaturácii proteínov a strate funkcie. V nukleových kyselinách môže HOCL spôsobiť poškodenie DNA a RNA, ktorá interferuje s schopnosťou mikroorganizmov replikovať a syntetizovať proteíny. Oxidácia lipidov v bunkovej membráne môže narušiť integritu membrány, čo vedie k úniku bunkového obsahu a bunkovej smrti.
Narušenie výroby EPS
Extracelulárna polymérna látka (EPS) je rozhodujúca pre tvorbu biofilmu a stabilitu. Účinný chlór môže narušiť produkciu EPS mikroorganizmami. Chlór môže reagovať s enzýmami zapojenými do syntézy EPS, čo inhibuje ich aktivitu. To znižuje množstvo produkovaných EP, čo sťažuje mikroorganizmom priľnuté povrchy a tvoria stabilný biofilm.
Prevencia počiatočného pripútania
Účinný chlór môže tiež zabrániť počiatočnému pripojeniu mikroorganizmov na povrchy. Chlór môže modifikovať povrchové vlastnosti komponentov vodného systému, čo ich robí menej atraktívnymi pre mikroorganizmy. Napríklad chlór môže oxidovať organickú hmotu na povrchu a odstrániť miesta, kde sa môžu pripájať mikroorganizmy. Okrem toho oxidačný stres spôsobený chlórom môže spôsobiť, že prostredie je menej priaznivé pre prežitie voľných - plávajúcich mikroorganizmov, čím sa zníži počet mikroorganizmov, ktoré sú k dispozícii na pripevnenie na povrch.
Typy efektívneho chlóru a ich aplikácie vo vodných systémoch
Existujú rôzne formy účinného chlóru, z ktorých každý má vlastné výhody a aplikácie vo vodných systémoch.
Chlór zadarmo
Voľný chlór, pozostávajúci z kyseliny chlórnej (HOCL) a hypochlóritského iónu (OCL⁻), je najbežnejšie používanou formou účinného chlóru na prevenciu biofilmu. Podiel Hocl a Ocl⁻ závisí od pH vody. Hypochrórna kyselina je účinnejšia dezinfekčná látka ako ión chlóritu, pretože ide o neutrálnu molekulu, ktorá môže ľahšie preniknúť do bunkových stien mikroorganizmov.
Vo vodných systémoch s pH medzi 6,5 a 7,5 existuje väčšina voľného chlóru ako HOCL, čo poskytuje optimálnu dezinfekciu a prevenciu biofilmu. Vo vodných systémoch sa môže pridať voľný chlór vo forme plynného chlóru, roztoku chlóritu sodného alebo prášku chlórnanu vápenatého.
Kombinovaný chlór
Kombinovaný chlór sa tvorí, keď voľný chlór reaguje s amoniakom alebo organickými zlúčeninami dusíka vo vode. Zatiaľ čo kombinovaný chlór je menej účinný ako dezinfekčný prostriedok ako voľný chlór, stále má nejaké biofilm - bránia vlastnostiam. Kombinovaný chlór môže v priebehu času pomaly uvoľňovať voľný chlór, čím poskytuje dlhodobý zvyškový účinok vo vodnom systéme.
Úloha elektro - chloračných systémov pri výrobe efektívneho chlóru
Elektro - chloričné systémy sú účinným spôsobom, ako produkovať efektívny chlór na mieste. Existujú dva hlavné typy elektro - chloračných systémov:Slaná voda Elektro chloráciaaSystém chlorácie morskej vody.
Slaná voda Elektro chlorácia
Elektrotechnický systém slanej vody používa ako surovinu solí solí (obvykle chlorid sodný). Keď prechádza elektrický prúd cez roztok soli, chlór sa vyrába prostredníctvom procesu elektrolýzy. Systém pozostáva z elektrolytickej bunky, napájacieho zdroja a riadiaceho systému.
Hlavnou výhodou elektrického systému slanej vody je to, že poskytuje nepretržitú a dopytovú dodávku účinného chlóru. Je to tiež nákladovo efektívny roztok, pretože soľ je relatívne lacná surovina. Systém navyše eliminuje potrebu skladovania a manipulácie s nebezpečnými chlórnymi chemikáliami.
Systém chlorácie morskej vody
Elektrotechnický systém morskej vody využíva morskú vodu ako surovinu. Morská voda obsahuje významné množstvo chloridu sodného, ktorý sa môže elektrolyzovať na výrobu chlóru. Podobne ako v prípade elektro - chlorácie slanej vody, elektrický systém chlorácie morskej vody pozostáva z elektrolytickej bunky, napájacieho zdroja a riadiaceho systému.
Elektrotexné systémy na morskú vodu sú obzvlášť užitočné v pobrežných oblastiach a morských aplikáciách, ako sú odsoľovacie závody, elektrárne a vodné systémy na palube. Poskytujú pohodlný a ekologický spôsob výroby efektívneho chlóru bez potreby externých zdrojov soli.
Výhody využívania efektívneho chlóru na prevenciu tvorby biofilmu
Použitie účinného chlóru na zabránenie tvorby biofilmu vo vodných systémoch ponúka niekoľko výhod.
Vylepšená kvalita vody
Tým, že zabraňuje tvorbe biofilmu, účinný chlór pomáha udržiavať dobrú kvalitu vody. Biofilmy môžu obsahovať patogény, ako sú baktérie Legionella, ktoré môžu spôsobiť legionársku chorobu. Účinný chlór môže tieto patogény zabiť, čím sa znižuje riziko chorôb prenášaných vodou.
Vylepšený výkon systému
Biofilmy môžu znížiť účinnosť vodných systémov blokovaním potrubí, znížením prenosu tepla a zvýšením poklesu tlaku. Prevenciou tvorby biofilmu účinný chlór pomáha udržiavať optimálny výkon vodných systémov, ako sú chladiace veže, výmenníky tepla a úpravy vody.
Úspory nákladov
Prevencia tvorby biofilmu môže mať za následok významné úspory nákladov. Biofilm - súvisiace problémy, ako napríklad poškodenie zariadenia a znížená účinnosť, môžu viesť k zvýšeniu nákladov na údržbu a spotrebe energie. Použitím efektívneho chlóru na zabránenie tvorby biofilmu je možné znížiť potrebu nákladných opráv a náhrad.
Kontaktujte obstarávanie a ďalšie informácie
Ak máte záujem dozvedieť sa viac o našich efektívnych výrobkoch chlóru alebo elektro - chlórčných systémoch na zabránenie tvorby biofilmu vo vašom vodnom systéme, vyzývame vás, aby ste nás kontaktovali. Náš tím expertov je pripravený poskytnúť vám podrobné informácie, technickú podporu a prispôsobené riešenia, ktoré vyhovujú vašim konkrétnym potrebám.
Odkazy
- Donlan, RM (2002). Biofilmy: Mikrobiálna životnosť na povrchoch. Vznikajúce infekčné choroby, 8 (9), 881 - 890.
- Stewart, Ps, & Costerton, JW (2001). Rezistencia antibiotík baktérií v biofilmoch. Lancet, 358 (9276), 135 - 138.
- USEPA. (2006). Národný prehľad postupov úpravy vody chladiacej veže. Agentúra pre ochranu životného prostredia Spojených štátov.